CN113955963A - 一种空心免煅烧轻骨料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻骨料，尤其涉及一种空心免煅烧轻骨料及其制备方法。所述轻骨料的原料包括：干粉料和聚苯颗粒；所述聚苯颗粒的粒径按照公式I计算得到；所述干粉料由包括如下重量份的组分经混合、粉磨而成：第一组分60～70份，第二组分20～30份，水泥10～20份，工业副产石膏3～7份；其中，所述第一组分选自粉煤灰、高硅尾矿、炉渣、活化煤矸石粉中的一种或几种；所述第二组分为生石灰和/或电石渣。本发明提供的制备方法采用特定条件的水热蒸压反应工艺，无须高温煅烧，物料无须熔融，能够大幅度降低能源消耗；同时，所得轻骨料的空心率和颗粒密度可根据需要设计，即具有更好的比强度，还具有更好的隔声和隔热性能。

Description

一种空心免煅烧轻骨料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻骨料，尤其涉及一种空心免煅烧轻骨料及其制备方法。
背景技术
轻骨料是用轻粗骨料、轻细骨料或普通细骨料、水泥、水、外加剂和掺和料配制而成的，可作为混凝土，其表观密度不大于1950kg/m3；常以所用轻骨料的种类命名，如浮石混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、黏土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土、膨胀珍珠岩混凝土等。
目前，为了使轻骨料具有更好的隔声和隔热性能，多将其设计为中空结构颗粒；然而，一方面，空心轻骨料多采用高温煅烧方法制备，能源消耗巨大，另一方面，空心轻骨料的比强度等性能均较差，不利于后续的实际使用。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻骨料的制备方法，该方法可在免煅烧的前提下制得具备较高比强度的空心轻骨料；本发明的另一目的在于提供利用该方法制得的轻骨料。
具体地，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种轻骨料的制备方法，所述轻骨料的原料包括：干粉料和聚苯颗粒；
所述聚苯颗粒的粒径按照公式I计算得到；所述公式I如下：
Figure BDA0003327006020000011
其中，ρ代表所述轻骨料的颗粒密度，kg/m3；R1代表所述轻骨料的粒径，mm；R2代表所述聚苯颗粒的粒径，mm。
本发明以制备空心免煅烧轻骨料为研发目的，尝试了大量的加工工艺，在研发过程中发现，以特定粒径的聚苯颗粒和干粉料为原料，有望制得性能优异的空心免煅烧轻骨料。
进一步地，本发明针对聚苯颗粒与目标轻骨料的粒径之间的关系进行了探究并发现，当目标轻骨料的颗粒密度、粒径与聚苯颗粒的粒径符合公式I时，可在免煅烧的前提下制得具备较高比强度的空心轻骨料。
本领域人员可按照公知常识设置原料配方中的其他组分和工艺中的参数，其均可以得到与本发明上述描述相当的效果。不过，关于其他组分和参数也存在更优的技术方案，为此，本发明进一步进行了探究并得到如下的优选方案。
作为优选，所述干粉料的粒径为0.08mm筛余不大于8％；将干粉料的粒径控制在上述范围内，有利于进一步提升轻骨料的隔声和隔热性能。
作为优选，所述干粉料由包括如下重量份的组分经混合、粉磨而成：第一组分60～70份，第二组分20～30份，水泥10～20份，工业副产石膏3～7份；
其中，所述第一组分选自粉煤灰、高硅尾矿、炉渣、活化煤矸石粉中的一种或几种；所述第二组分为生石灰和/或电石渣；
进一步地，所述活化煤矸石粉是由黏土矿型煤矸石原粉经600-650℃煅烧活化而成。
进一步地，所述水泥为P.O42.5普硅水泥。
在上述技术方案中，粉煤灰、炉渣、高硅尾矿、活化煤矸石粉、电石渣、工业副产石膏等均为固废材料；按照上述配方制备干粉料，可在确保最终所得轻骨料各方面性能优异的前提下进一步降低其成本。
更进一步地，所述干粉料由包括如下重量份的组分经混合、粉磨而成：粉煤灰25～35份，炉渣或活化煤矸石粉28～40份，生石灰20～30份，P.O42.5普硅水泥10～20份，工业副产石膏3～7份；当干粉料的原料配方如上所述时，可兼顾轻骨料的高性能和低成本。
作为优选，所述轻骨料的原料还包括重钙粉。
本发明还发现，向轻骨料的原料中混入重钙粉，可在后续的蒸压反应过程中避免颗粒之间出现粘连的情况。
作为优选，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用雾化的胶粘剂乳液润湿聚苯颗粒，而后将干粉料均匀粘满湿润后的聚苯颗粒的表面，得半成品颗粒I；
(2)采用雾化的水润湿所述半成品颗粒I，而后将干粉料均匀粘满湿润后的半成品颗粒的表面I，得半成品颗粒II；
(3)将所述半成品颗粒II重复步骤(2)，直至所得颗粒的粒径达到所述轻骨料的粒径；
(4)将重钙粉均匀包覆在步骤(3)所得颗粒的外表面。
在上述技术方案中，重钙粉的用量以将步骤(3)所得颗粒的外表面完全包覆为准。外表面包覆有重钙粉的轻骨料产品无需破碎，形状完整。
进一步地，所述胶粘剂乳液选自苯丙乳液、丙烯酸乳液、醋酸乙烯乳液中的一种或几种。
作为优选，所述制备方法还包括后处理的步骤；
所述后处理具体为：将步骤(4)所得颗粒进行蒸汽预养护，而后进行蒸压反应。
进一步地，所述蒸汽预养护进行8～10h。
进一步地，所述蒸压反应进行11～12h；其中，恒压时间为6～8h，压力为1.0～1.3MPa；在上述条件下进行蒸压反应，聚苯颗粒在高温作用下融化并形成空腔核心，干硬性干粉料发生水热反应生成高强度铝代托勃莫来石等水化产物，形成硬壳体。
作为本发明的较佳技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用雾化的胶粘剂乳液润湿聚苯颗粒，而后将干粉料均匀粘满湿润后的聚苯颗粒的表面，得半成品颗粒I；
其中，所述胶粘剂乳液选自苯丙乳液、丙烯酸乳液、醋酸乙烯乳液中的一种或几种；
(2)采用雾化的水润湿所述半成品颗粒I，而后将干粉料均匀粘满湿润后的半成品颗粒的表面I，得半成品颗粒II；
(3)将所述半成品颗粒II重复步骤(2)，直至所得颗粒的粒径达到所述轻骨料的粒径；
(4)将重钙粉均匀包覆在步骤(3)所得颗粒的外表面；
(5)将步骤(4)所得颗粒进行蒸汽预养护8～10h，而后进行蒸压反应11～12h，其中，恒压时间为6～8h，压力为1.0～1.3MPa。
本发明还发现，上述制备方法尤其适用于上述特定干粉料和聚苯颗粒、重钙粉组成的原料，无须高温煅烧、且物料无须熔融，大幅度降低了能源消耗，并且制得的轻骨料即具有更好的比强度，还具有更好的隔声和隔热性能。
本发明还提供一种轻骨料，其利用以上所述的方法制得。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的制备方法采用特定条件的水热蒸压反应工艺，无须高温煅烧，物料无须熔融，能够大幅度降低能源消耗；采用重钙粉为原料之一，生产出的轻骨料产品无需破碎，形状完整；同时，所得轻骨料的空心率和颗粒密度可根据需要设计，即具有更好的比强度，还具有更好的隔声和隔热性能。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下实施例中所提及的活化煤矸石粉是由黏土矿型煤矸石原粉经600-650℃煅烧活化而成。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种轻骨料的制备方法，所述轻骨料的原料包括：干粉料、聚苯颗粒和重钙粉；
所述干粉料的制备方法如下：将粉煤灰30份、炉渣35份、生石灰25份、P.O42.5普硅水泥15份、工业副产石膏5份混合均匀后进行粉磨，粉磨后的干粉料要求0.08mm筛余不大于8％；
所述聚苯颗粒的粒径按照公式I计算得到；所述公式I如下：
Figure BDA0003327006020000051
其中，ρ代表所述轻骨料的颗粒密度，kg/m3；R1代表所述轻骨料的粒径，mm；R2代表所述聚苯颗粒的粒径，mm；
具体地，设计颗粒密度约800kg/m3，聚苯颗粒粒径6mm，根据公式I，计算得轻骨料颗粒设计粒径7.4mm。
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚苯颗粒放入圆盘造粒机中，并开启圆盘造粒机；准备两台液体雾化器，雾化器I内液体为低固含量的胶粘剂乳液(选自苯丙乳液、丙烯酸乳液、醋酸乙烯乳液中的一种或几种)，雾化器II内液体为普通自来水；
(2)采用雾化器I将低固含量的胶粘剂乳液喷洒到聚苯颗粒表面，使聚苯颗粒表面润湿后，喷雾同时圆盘造粒机中加入适量干粉料，使润湿后的聚苯颗粒表面均匀粘满干粉料，得半成品颗粒I；
(3)关闭雾化器I，开启雾化器II，将自来水雾化喷射到半成品颗粒I的球体表面，再次润湿半成品颗粒I；重新加入适量干粉料，使润湿后的半成品颗粒I表面再次均匀粘满干粉料，得半成品颗粒II；
(4)将所述半成品颗粒II重复步骤(3)，直至所得颗粒的粒径达到所述轻骨料的设计粒径(即7.4mm)；
(5)将重钙粉均匀包覆在步骤(4)所得颗粒的外表面；保证颗粒的外表面被重钙粉全部包覆；
(6)将步骤(5)所得颗粒放入分层托盘中，将托盘放到蒸汽养护窑中预养护8～10h；
(7)将蒸汽预养护完成后的颗粒放入蒸压反应釜中进行蒸压反应，蒸压反应釜中直接通入高温蒸汽，养护时间为11～12h，其中恒压时间为6～8h，压力为1.0～1.3MPa。
本实施例同时提供利用上述方法制得的轻骨料，其性能如表1所示；
表1
Figure BDA0003327006020000061
实施例2
本实施例提供一种轻骨料的制备方法，所述轻骨料的原料包括：干粉料、聚苯颗粒和重钙粉；
所述干粉料的制备方法如下：将粉煤灰35份、活化煤矸石粉28份、生石灰25份、P.O42.5普硅水泥17份、工业副产石膏5份混合均匀后进行粉磨，粉磨后的干粉料要求0.08mm筛余不大于8％；
所述聚苯颗粒的粒径按照公式I计算得到；所述公式I如下：
Figure BDA0003327006020000062
其中，ρ代表所述轻骨料的颗粒密度，kg/m3；R1代表所述轻骨料的粒径，mm；R2代表所述聚苯颗粒的粒径，mm；
具体地，设计颗粒密度约800kg/m3，聚苯颗粒粒径6mm，根据公式I，计算得轻骨料颗粒设计粒径7.4mm。
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚苯颗粒放入圆盘造粒机中，并开启圆盘造粒机；准备两台液体雾化器，雾化器I内液体为低固含量的胶粘剂乳液(选自苯丙乳液、丙烯酸乳液、醋酸乙烯乳液中的一种或几种)，雾化器II内液体为普通自来水；
(2)采用雾化器I将低固含量的胶粘剂乳液喷洒到聚苯颗粒表面，使聚苯颗粒表面润湿后，喷雾同时圆盘造粒机中加入适量干粉料，使润湿后的聚苯颗粒表面均匀粘满干粉料，得半成品颗粒I；
(3)关闭雾化器I，开启雾化器II，将自来水雾化喷射到半成品颗粒I的球体表面，再次润湿半成品颗粒I；重新加入适量干粉料，使润湿后的半成品颗粒I表面再次均匀粘满干粉料，得半成品颗粒II；
(4)将所述半成品颗粒II重复步骤(3)，直至所得颗粒的粒径达到所述轻骨料的设计粒径(即7.4mm)；
(5)将重钙粉均匀包覆在步骤(4)所得颗粒的外表面；保证颗粒的外表面被重钙粉全部包覆；
(6)将步骤(5)所得颗粒放入分层托盘中，将托盘放到蒸汽养护窑中预养护8～10h；
(7)将蒸汽预养护完成后的颗粒放入蒸压反应釜中进行蒸压反应，蒸压反应釜中直接通入高温蒸汽，养护时间为11～12h，其中恒压时间为6～8h，压力为1.0～1.3Mpa。
本实施例同时提供利用上述方法制得的轻骨料，其性能如表2所示；
表2
Figure BDA0003327006020000071
Figure BDA0003327006020000081
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种轻骨料的制备方法，其特征在于，所述轻骨料的原料包括：干粉料和聚苯颗粒；
所述聚苯颗粒的粒径按照公式I计算得到；所述公式I如下：
Figure FDA0003327006010000011
其中，ρ代表所述轻骨料的颗粒密度，kg/m3；R1代表所述轻骨料的粒径，mm；R2代表所述聚苯颗粒的粒径，mm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干粉料的粒径为0.08mm筛余不大于8％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述干粉料由包括如下重量份的组分经混合、粉磨而成：第一组分60～70份，第二组分20～30份，水泥10～20份，工业副产石膏3～7份；
其中，所述第一组分选自粉煤灰、高硅尾矿、炉渣、活化煤矸石粉中的一种或几种；所述第二组分为生石灰和/或电石渣；
优选地，所述活化煤矸石粉是由黏土矿型煤矸石原粉经600-650℃煅烧活化而成；
更优选地，所述水泥为P.O42.5普硅水泥。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干粉料由包括如下重量份的组分经混合、粉磨而成：粉煤灰25～35份，炉渣或活化煤矸石粉28～40份，生石灰20～30份，P.O42.5普硅水泥10～20份，工业副产石膏3～7份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述轻骨料的原料还包括重钙粉。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用雾化的胶粘剂乳液润湿聚苯颗粒，而后将干粉料均匀粘满湿润后的聚苯颗粒的表面，得半成品颗粒I；
(2)采用雾化的水润湿所述半成品颗粒I，而后将干粉料均匀粘满湿润后的半成品颗粒的表面I，得半成品颗粒II；
(3)将所述半成品颗粒II重复步骤(2)，直至所得颗粒的粒径达到所述轻骨料的粒径；
(4)将重钙粉均匀包覆在步骤(3)所得颗粒的外表面；
优选地，所述胶粘剂乳液选自苯丙乳液、丙烯酸乳液、醋酸乙烯乳液中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括后处理的步骤；
所述后处理具体为：将步骤(4)所得颗粒进行蒸汽预养护，而后进行蒸压反应。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述蒸汽预养护进行8～10h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述蒸压反应进行11～12h；其中，恒压时间为6～8h，压力为1.0～1.3MPa。
10.一种轻骨料，其特征在于，其利用权利要求1～9任一项所述的方法制得。
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孙友康: "功能性轻集料及高比强轻质混凝土开发与应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》, no. 05, 15 May 2018 (2018-05-15), pages 038 - 271 *

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CN115321931A (zh) * 2022-08-03 2022-11-11 北京建筑材料科学研究总院有限公司 一种免烧陶粒及其制备方法
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